地铁多线换乘车站火灾模型实验研究—(1)模型装置设计

为研究地铁网络化运营枢纽车站火灾烟气扩散特征和防排烟技术，根据工程资料和标准规范对典型多线换乘车站进行1∶10火灾实验模型设计，并依据设计方案完成车站模型主体结构和通风排烟系统的搭建，同时在各个防烟分区设计安装温度、流速、烟气浓度和热辐射测量装置，可实现对“T”形、“十”形和“L”形换乘等不同换乘形式车站的火灾场景模拟和危险参数测量。研究结果表明:该模型装置能够开展一系列针对不同换乘形式和通风模式的火灾实验，对于全面揭示大型换乘车站火灾烟气运动规律、验证并优化火灾防排烟设计方法、支撑复杂结构枢纽车站火灾烟气控制技术具有重要意义。     

基坑放坡开挖对下方既有地铁隧道影响计算及风险预测

为研究基坑放坡开挖对下方既有地铁隧道的影响以及预测隧道结构的风险,通过改进的计算方法得到放坡开挖基坑引起下方既有地铁隧道的竖向和横向附加荷载、位移、相对变形曲率共6个隧道结构安全的物理表现因子;将位移计算结果与前人理论计算结果、实测数据对比验证,并分析各土层物理力学参数对6个因子的敏感性;最后,基于正态分布概率模型对较敏感的土层物理力学参数随机取值,利用蒙特卡罗方法计算6个因子各级风险发生的概率和竖向、横向2类因子综合影响下隧道结构各级风险发生的总概率。研究结果表明:与原来仅限于矩形开挖基坑的计算方法相比,改进后的计算方法适用范围更广、实用性更强;在算例二分析中,隧道竖向位移和相对变形曲率超过控制值的概率分别为12%和68.7%,其余因子均为0,隧道竖向相对变形曲率是隧道结构处于不安全状态的最主要因子;若不采取预防措施,隧道结构将有高达73.27%的概率处于不安全状态,其中有68.7%的概率处于很不安全状态。     

RBF神经网络可靠度分析方法在边坡稳定性研究中的应用

针对边坡稳定性可靠度分析,当状态函数无法显式表达且传统计算方法求解复杂问题困难时,提出一种基于ABAQUS和粒子群优化径向基函数神经网络的可靠度分析方法。基于ABAQUS的强度折减方法计算所选随机变量对应的安全系数,利用径向基函数神经网络的数据拟合功能,建立模型并映射出安全系数和随机变量之间的关系,构造响应面功能函数;利用蒙特卡罗生成的大量随机样本代入功能函数得到相应的安全系数,进而计算边坡的失稳概率和可靠度指标来反映边坡稳定性。研究结果表明:相对于传统方法,本文方法计算效率更高、误差更小,适合实际工程应用。     

露天矿山隐伏盲空区精确探测及爆破优化设计

隐伏盲空区是严重威胁露天矿山正常采矿作业的安全隐患,应予以探明并处置。针对露天矿隐伏盲空区探测难度大、崩落处置爆破设计精度差等问题,以白马铁矿1号溜井盲空区为例,首先基于矿山历史资料,利用钻探手段,初步圈定盲空区异常分布范围;然后运用钻孔激光扫描设备进行三维精确扫描,获得盲空区塌腔三维形态和真实边界,并以实测数据为基础,利用逆向建模方法,构建盲空区三维可视化模型;最后根据盲空区的三维空间特征和分布条件,进行爆破分区及参数优化设计。结果表明:采用钻探圈定结合三维激光精确扫描建模的综合探测方法,可获得露天矿山盲空区的可靠信息,准确掌握盲空区垮塌现状,进而为制定更为精准的爆破设计方案提供重要依据,最终达到消除盲空区的目的。研究结果对保障矿山安全生产具有重要意义,同时可为类似工程提供有益参考。     

基于模糊评价的VDT系统搜索策略绩效形成机理研究

为优化视觉显示终端（VDT）结构性搜索界面的布局,提高作业绩效和安全,设计了VDT系统搜索实验,构建了搜索目标位置在4个主观偏好指标下的Pythagorean模糊集决策矩阵,运用交互式多准则决策（TODIM）法计算各目标位置偏好的总体优势度并排序;同时对VDT系统搜索实验中各目标位置的绩效进行方差分析并排序,分析系统搜索策略下作业者对目标位置的主观偏好与绩效之间的关系。研究结果表明:基于系统搜索策略的VDT作业绩效在不同目标位置差异显著;导致绩效差异的根本原因是作业者对搜索目标位置的主观偏好度,而不是搜索目标的位置属性;除中心区域外,偏好度高的区域搜索绩效要优于偏好度低的区域。     

基于热湿交换理论的巷道风流温、湿度影响因素研究

为了研究巷道风流参数的影响因素、预测风流温湿度的变化规律,结合热湿交换理论,建立了风流与围岩壁面之间热湿交换的数学模型,以及贴体坐标系下围岩内部温度场的导热微分方程;利用数值方法,将围岩内部的导热问题与影响风流参数变化的热湿交换问题耦合起来,并以大柳塔煤矿52505综采工作面为例进行计算,得到了与实测参数较为一致的模拟结果,验证了该数值方法的有效性。研究结果表明:风流温度受原始岩温、入风流温度、局部热源强度等因素的影响,风流相对湿度与入风流温、湿度以及井下湿源的数量和强度有关;巷道壁温作为将围岩温度场与风流参数之间关联起来的主要因素,对模拟结果影响较大,其数值取决于壁面与风流之间热湿交换以及围岩原始岩温。     

顶板含水层防水试验的钻孔单位涌水量计算方法

为了实现利用井下放水试验获取顶板含水层的钻孔单位涌水量,采用抽水试验中的地下水动力学计算公式,结合观测孔的水位降深,给出了放水孔水位降深的计算方法;利用观测孔水位降深和观测孔与放水孔之间距离的对数曲线图,提出了放水孔水位降深的图解法;对于承压含水层,基于钻孔单位涌水量与含水层渗透系数之间的线性相关关系,可以通过含水层的渗透系数获取钻孔单位涌水量;通过实例分析,解析法和图解法计算得到的放水孔单位涌水量相近,结合现场放水试验情况,分析了放水孔单位涌水量的可靠性,并对3种方法的适用条件进行了讨论。研究结果表明:利用放水试验获取的放水孔单位涌水量符合实际情况,可以作为含水层富水性评价和矿井水文地质条件分析的依据。     

司钻法自动化压井系统试验研究

自动化压井是指计算机能够按照一定的控制原则独立完成压井的1种方法。为了验证自动化压井系统的可行性和平稳性,开展了多种不同程度的试验井气侵模拟,利用自动化压井系统进行司钻法自动化压井操作试验,成功实施了司钻法第1循环周压井。研究结果表明:自动化压井系统能够实时获取和分析溢流参数,迅速准确生成压井施工单,对节流控制箱实施远程控制并完成节流阀开度的调整;在不同气侵程度下,自动化压井系统能够按照压井设计曲线将立压稳定控制在目标值附近;在气侵气体向上运移和排出井口的过程中,井底压力波动远小于人工压井所产生的压力波动。该项研究基本验证了自动化压井系统在钻井井场应用的可行性。     

基于船舶操纵模拟的船撞桥概率研究

针对船舶在桥区水域航行过程中撞击桥墩的碰撞概率问题,建立并验证了船舶操纵数学模型,模拟了船舶在不同风、水流等条件下的航行情况,改进了AASHTO船舶撞桥概率模型中几何概率的算法,提出了以模拟试验样本的航迹带中心位置坐标为均值,以模拟实验样本结果计算的方差为方差的几何概率模型,同时引入停船概率模型。将改进后的模型应用于北江油金大桥船舶操纵模拟及船撞概率的研究,预测2020年北江油金大桥受上行船舶碰撞年频率大约2.81×10-6次/a,受下行船舶碰撞年频率3.43×10-4次/a,总碰撞频率3.461×10-4次/a。     

爆破荷载作用下隧道中隔岩稳定性研究

为研究爆破动力荷载作用下隧道中隔岩稳定性评价标准,以福州地铁2号线为工程背景,结合强度折减动力分析法和数值模拟,同时考虑中隔岩塑性区贯通、位移超过规范值、计算不收敛3种判据,综合对隧道中隔岩进行动力安全系数分析,研究隧道不同净距、不同开挖进尺后行洞隧道爆破开挖对隧道整体安全系数的影响。研究结果表明:中隔岩塑性区贯通时特征点位移和规范中位移限值较为接近,可共同作为评价中隔岩稳定性的最终评价标准;隧道净距越大、进尺越小,隧道整体安全系数越高;对围岩质量较差且净距小于1.6 m的双线隧道进行爆破开挖时,建议将爆破进尺控制在2 m以内。研究结果可为类似工程提供理论参考依据。